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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Schaltbares Labornetzteil 0-30 Volt, 0,01-5 Ampere. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile Das vorgeschlagene Gerät stabilisiert die Lastversorgungsspannung und begrenzt den von ihr verbrauchten Strom, indem es in den Stromstabilisierungsmodus wechselt. Der Pulsbetrieb sorgt für eine hohe Effizienz in allen Betriebsarten. Das Gerät hat keine Angst vor ständigen Kurzschlüssen am Ausgang. Es kann als Stromquelle für Elektrolyse, Elektroformung und andere Prozesse dienen, die einen stabilen oder begrenzten Strom erfordern. Mit dem Gerät können fast alle Arten von Akkus geladen werden. In der Amateurfunkliteratur sind zahlreiche Beschreibungen von Labornetzteilen veröffentlicht. Die vorgeschlagene Quelle zeichnet sich durch große Funktionalität, Einfachheit und hohe Effizienz aus. Auf Abb. 1 zeigt sein Funktionsdiagramm.
Die Basis des Geräts ist ein Abwärtsspannungsregler mit Pulsweitenregelung an einem Schalttransistor VT1. Nach den Speicherelementen – der Drossel L1 und dem Kondensator C1 – sind der sequentiell einstellbare lineare Strombegrenzer A1 und der Spannungsregler A3 angeschlossen. Die Diode VD1 sorgt für den Fluss des Drosselstroms L1 in den Kondensator C1 und die Last, wenn der Schalttransistor VT1 geschlossen ist. Der Laststrom wird von oben durch den Knoten A1 von 10 mA auf 5 A begrenzt. Mit dem Spannungsregler A3 können Sie die Ausgangsspannung von 0 bis 30 V einstellen. Differenzverstärker A2 und A4 mit einer Verstärkung von etwa 5 steuern den Spannungsabfall an die Blöcke A1 und A3. Wenn mindestens einer davon zu groß ist, schließt der Schalttransistor VT1 auf das Signal des Pulsweitenreglers A5. Dadurch wird ein hoher Wirkungsgrad und eine Stabilisierung nicht nur der Ausgangsspannung, sondern auch des Stroms erreicht. Eine geringe Verlustleistung an den Steuerelementen erhöht die Zuverlässigkeit des Geräts, reduziert sein Gewicht und seine Abmessungen durch die Reduzierung der Kühlkörpergröße im Vergleich zur linearen Regelung. Auf Abb. 2 zeigt ein schematisches Diagramm des Geräts.
Die Komponenten VT4, VD5, L1, C8 entsprechen VT1, VD1, L1, C1 in Abb. 1. Auf den Elementen VT1-VT3, C1, VD3, HL1, R3-R8 ist ein Pulsweitenregler A5 montiert. Der Strombegrenzer A1 ist gemäß der Stromstabilisierungsschaltung aus den Transistoren VT6 und VT7, den Dioden VD6-VD10 und den Widerständen R10-R20 aufgebaut, von denen einer durch den Schalter SA2 verbunden ist. Der einstellbare Spannungsregler A3 ist auf dem DA4-Chip montiert. Differenzverstärker A2 (siehe Abb. 1) – Hochspannungs-Operationsverstärker KR1408UD1 (DA3) mit Widerständen R21, R23, R25, R26. Ein ähnlicher Differenzverstärker A4 - DA5, R28, R31.R33, R34. Die durch den Transformator T30 auf 1 V reduzierte Netzspannung aus Wicklung II richtet die Diodenbrücke VD4 gleich und glättet den Kondensator C4. Diese Spannung (ca. 40 V) ist der Eingang für den Schaltregler. Der Widerstand R1 und die Zenerdiode VD1 bilden einen parametrischen Spannungsregler für die Versorgungsspannung des Hauptoszillators, der auf einem Unijunction-Transistor VT2 basiert. Transistor VT3 – Hauptoszillator des Stromverstärkers. Die Wahl des KT825G-Transistors als Schalttransistor (VT4) ist auf seine hohe Zuverlässigkeit und breite Verfügbarkeit zurückzuführen. Die Erzeugungsfrequenz von 40 kHz wurde entsprechend den Frequenzeigenschaften des KT825G-Transistors gewählt. Am Widerstand R2 und der LED HL1 ist ein parametrischer Spannungsregler von ca. 2 V montiert, um den Spannungspegel am Emitter des Regeltransistors VT1 festzulegen. Die Diode VD3 verhindert, dass die Sperrspannung an den Emitterübergang dieses Transistors angelegt wird. Beim Öffnen verbindet der Schalttransistor VT4 die Induktivität L1 mit dem Ausgang des Gleichrichters an der Diodenbrücke VD4. Der durch die Induktivität L1 fließende Strom lädt den Speicherkondensator C8 auf. Durch Ändern der Spannung an der Basis des Transistors VT1 können Sie die Breite der Impulse anpassen, die den Transistor VT4 öffnen, und dementsprechend die Spannung am Speicherkondensator C8. Der Strombegrenzer A1 besteht aus diskreten Elementen. Die Weigerung, den LT1084-Chip zu verwenden, liegt an seiner nicht ausreichend hohen maximalen Eingangsspannung (37 V). Darüber hinaus erhöht der Einsatz diskreter Elemente die Effizienz. Der Spannungsabfall am Stromeinstellwiderstand des integrierten Stabilisators beträgt 1,25 V; bei einem Strom von 5 A wird an diesem Widerstand eine Leistung von 6,25 W abgeführt. Beim verwendeten Strombegrenzer ist der Spannungsabfall am Stromeinstellwiderstand UR gleich der Differenz zwischen dem Spannungsabfall am Diodenkreis VD6-VD10 und der Basis-Emitter-Spannung des Verbundtransistors VT6VT7. In diesem Fall beträgt UR ungefähr 0,6 V. Die Verlustleistung des Widerstands R20 (bei der Grenze von 5 A) beträgt ungefähr 3 Watt. Der Widerstandswert des Stromeinstellwiderstands R wird nach der Formel R=UR/I berechnet, wobei I der erforderliche Grenzstrom ist. Die Kopie des Autors implementiert 11 Stromgrenzwerte: 10, 50, 100, 250, 500, 750 mA; 1, 2, 3, 4, 5 A. Ihnen entsprechen die Widerstände R10-R20. Da die Spannung am Kondensator C8 über einen weiten Bereich schwankt, bestimmt der Strom durch den Stabistor, bestehend aus den Dioden VD6-VD10, den Stabilisator am VT5-Transistor und der HL2-LED. Der Widerstand R22 im Emitterkreis des Transistors VT5 stellt den Strom durch den VD6-VD10-Kreis auf 10 ... 12 mA ein. Der einstellbare Spannungsregler A3 ist auf dem DA4-Chip aufgebaut. Die Dioden VD13, VD14 tragen zur Erhöhung der Zuverlässigkeit bei. Durch diese Dioden werden beim Trennen der Stromversorgung vom Netz die Kondensatoren C12 und C13 entladen, wodurch die Selbsterregung des Stabilisators eliminiert wird. Um eine Ausgangsspannung von Null zu erhalten, wird eine Spannung negativer Polarität vom Stabilisator DA27 über den Teiler R30R2 an den Steuerelektrodenkreis angelegt. Der Gleichrichter auf der Diodenbrücke VD2 und die integrierten Stabilisatoren DA1, DA2 versorgen auch ein digitales Voltmeter auf dem KR572PV2A-Chip, der nach einer typischen Schaltung aufgebaut ist. Die Ausgangssignale der Operationsverstärker DA3 und DA5 werden über die Dioden VD11 und VD12 einer gemeinsamen Last zugeführt – einem Widerstandsteiler R3R4. Die HL3-LED wird auf der Frontplatte angezeigt und signalisiert den Übergang des Netzteils in den Stromstabilisierungsbegrenzungsmodus. Ein Anstieg des Spannungsabfalls am Strombegrenzer oder Spannungsregler führt zu einem Spannungsanstieg am Widerstand R4. Wenn er den Schwellenwert (ca. 3 V) überschreitet, öffnet der Transistor VT1 und verkürzt die Generatorimpulse am Transistor VT2. Aufbau und Details Das Netzteil ist in einem Gehäuse mit den Maßen 90x170x270 mm montiert. Transistor VT4 und Diode VD5 sind ohne isolierende Abstandshalter auf einem Kühlkörper mit einer Fläche von 200 cm2 verbaut. Auf einem Kühlkörper mit einer Fläche von 400 cm2 sind ein VT6-Transistor (durch eine Isolierdichtung) und ein DA4-Stabilisator montiert. Um die Temperaturstabilität zu erhöhen, empfiehlt es sich, die VD6-VD10-Dioden möglichst nahe am VT6-Transistor auf dem Kühlkörper zu installieren. Das Gerät ist auf einem Universal-Steckbrett montiert, die Leiterplatte ist nicht ausgelegt. Der Transformator T1 wird aus dem Netztransformator eines Röhrenfernsehers hergestellt. Der Magnetkreis wird demontiert, die Spulen werden entfernt. Die Filamentwicklungen werden aufgewickelt (sie befinden sich in der oberen Lage und werden mit einem Draht mit dem größten Durchmesser umwickelt), wobei die Windungen gezählt werden. Multipliziert man diese Windungszahl mit 5, erhält man die Windungszahl der Wicklung II. Anschließend werden die Anodenwicklungen von beiden Spulen komplett auf eine Spule gewickelt. Dann wird auf jede Spule die halbe Windungszahl der Wicklung II in großen Mengen zu zwei Drähten der Anodenwicklung gewickelt. Ein Anodenwickeldrahtdurchmesser von 0,8 mm entspricht einem Querschnitt von 0,5 mm2. Durch die Wicklung mit zwei Drähten ergibt sich ein äquivalenter Querschnitt von 1 mm2, wodurch ein Laststrom von 5 A erreicht werden kann. Multipliziert man die Windungszahl der Filamentwicklung mit 3, erhält man die Windungszahl der Wicklung III. Diese Wicklung kann auch zweidrähtig auf eine der beiden Spulen gewickelt werden. Aufgrund der geringen Stromaufnahme aus Wicklung III erweist sich die Asymmetrie des Magnetfelds des Transformators als unbedeutend. Nach dem Zusammenbau des Magnetkreises werden die Halbwicklungen III unter Berücksichtigung der Phasenlage in Reihe geschaltet, der Anfang einer Halbwicklung III wird mit dem Ende der anderen verbunden und bildet einen Abgriff aus der Mitte. Der Induktor L1 ist auf einen B48-Magnetkreis aus 1500NM1 Ferrit in großen Mengen in zwei Drähte der Anodenwicklung gewickelt, bis der Rahmen gefüllt ist. Um einen nichtmagnetischen Spalt zwischen den Bechern zu erzeugen, wurde eine 1 mm dicke Textolith-Unterlegscheibe eingelegt. Nach dem Festziehen mit der Mb-Schraube wird die fertige Drosselklappe mit BF-2-Kleber imprägniert. Die Trocknung und Polymerisation des Klebers erfolgte in einem Ofen bei einer Temperatur von 100 °C. Bei der Herstellung eines unabhängigen Induktors in einem anderen Magnetkreis ist zu berücksichtigen, dass der Strom durch den Induktor eine dreieckige Form hat. Der durchschnittlichen Stromaufnahme von 5 A entspricht eine Amplitude von 10 A, wobei der Strom des Magnetkreises nicht in die Sättigung gelangen sollte. Der Stabilisator LT1084 (DA4) kann durch ein inländisches Analogon KR142EN22A ersetzt werden. Variabler Widerstand R29 für längere Haltbarkeit verwendet PPB-Draht. Da durch den SA2-Schalter ein erheblicher Strom fließt, wird zur Erhöhung der Stabilität und Haltbarkeit ein 11P3N-Keramikplattenschalter verwendet, dessen Kontakte parallel geschaltet sind. LEDAL307KM (HL3) kann durch ausländisches L-543SRC-E ersetzt werden. Einrichtung Durch Auswahl des Widerstands R30 wird am Ausgang des Netzteils an der unteren Position des Motors mit variablem Widerstand R29 gemäß Diagramm eine Ausgangsspannung von Null und durch Auswahl des Widerstands R32 eine Spannung von 30 V an der oberen Position eingestellt des R29-Motors laut Diagramm. An die Klemmen 2 und 3 des DA4-Stabilisators wird ein Voltmeter angeschlossen und durch Auswahl des Widerstands R4 eine Spannung von 1,5 V eingestellt. Für die Zeiteinstellung können Trimmerwiderstände verwendet werden. Aufgrund der Instabilität des Widerstands des beweglichen Kontaktsystems wird ihr Einsatz für den Dauerbetrieb jedoch nicht empfohlen. Anschließend wird die Last über ein Amperemeter an die Ausgangsklemmen angeschlossen. Durch Ändern der Ausgangsspannung mit dem Widerstand R29 werden die Ausgangsparameter durch das Amperemeter und das eingebaute Voltmeter gesteuert. Bei niedrigen Stromgrenzen muss aufgrund des Vorhandenseins von Steuerströmen des DA4-Stabilisators der Widerstandswert der Widerstände R10-R12 im Vergleich zum berechneten Wert angepasst werden. Durch Einschalten der HL3-LED ist es notwendig, die Stromgrenze und deren Stabilität in allen Grenzen zu überprüfen. Das vorgeschlagene Labornetzteil ist sehr komfortabel im Betrieb, auch zum Laden von Akkus und Batterien – von 7D-0.1 bis hin zu Starterautos. Mit dem eingebauten Digitalvoltmeter wird die Ladeschlussspannung eingestellt, mit dem SA2-Schalter der benötigte Ladestrom ausgewählt und die Batterie (Batterie) angeschlossen. Der Ladevorgang erfolgt mit stabilem Strom, bei Erreichen der vorgegebenen Spannung am Akku stoppt der Ladevorgang. Während der drei Betriebsjahre des vorgeschlagenen Geräts kam es zu keinen Betriebsausfällen. Autor: K. Moroz, Nadym, Yamalo-Nenets hrsg. Bezirke; Veröffentlichung: cxem.net
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Kommentare zum Artikel: Jurassic Hallo alle. Leute sagen mir das Diagramm der Stromversorgung vom Transformator: Eingang 220, Ausgang 110 und 54 V. Wenn es einen gibt.
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